DE69209494T2

DE69209494T2 - Implantat aus einer expandierbaren zwischenwirbelscheibe

Info

Publication number: DE69209494T2
Application number: DE69209494T
Authority: DE
Inventors: Pisharodi Madhavan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2012-02-22
Also published as: WO1992014423A1; DE69209494D1; JP3390431B2; CA2104391C; US5693100A; AU1454192A; EP0571555B1; CA2104391A1; JPH06504704A; EP0571555A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Bandscheiben-Implantat und ein Verfahren zum Implantieren desselben. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung zylindrische und rechteckige Bandscheibenimplantate, welche in dem mittleren Abschnitt ausdehnbar sind und welche alleine oder in verschiedenen Kombinationen zum Zweck der Wirbelfusion verwendet werden.
Die Wirbelsäule ist eine flexible Struktur, welche 33 Wirbel enthält, die durch fibröse Bandscheiben voneinander getrennt und gegeneinander gepolstert sind. Wenn die Wirbelsäule verletzt oder infiziert wird, kann ein operativer Eingriff angezeigt sein, welcher die Entfernung von einer oder mehreren Bandscheiben und die Fusion der angrenzenden Wirbel beinhaltet. Die häufigeren Verletzungen liegen im unteren Lendenbereich und im unteren Halsbereich.
Die Behandlung einer von einem Bruch betroffenen Bandscheibe im Hals- und im Lendenbereich ist nach wie vor ein Gebiet der Medizin mit Herausforderungen. Die klassische Behandlung einer gebrochenen Bandscheibe ist weiterhin die Diskusektomie, d.h. die Entfernung der Bandscheibe aus dem Bereich zwischen den Wirbeln. Bei diesem Vorgang wird die gesamte Bandscheibe oder ein Teil davon entfernt, was einen Schaden zurückläßt, welcher die Patienten für den Rest ihres Lebens beeinträchtigt. Eine zusätzliche Maßnahme ist das Ersetzen des Bandscheibenraums durch ein Knochentransplantat, normalerweise Knochenspäne, welche aus dem Darmbeinkamm des Patienten herausgeschnitten sind, was die Fusion zwischen den Wirbeln oberhalb und unter halb der Bandscheibe herbeiführt und den Leerraum zwischen den Wirbeln beseitigt.
Theoretisch ist eine Diskusektomie mit einer Fusion ein zufriedenstellendes Verfahren, obwohl es nicht ideal ist, weil der ersetzte Knochen nicht die Funktion des Knorpelgewebes der Bandscheibe, d.h. keinen Polstereffekt, aufweist und wegen verschiedener Faktoren Komplikationen mit sich bringt. Zum einen paßt sich der Knochenstopfen, der verwendet wird, um den Bandscheibenraum auszufüllen, nicht an die Form der Bandscheibe an, da sich die Bandscheibe in der Mitte am meisten ausbeult. Der Bandscheibenraum ist in der Mitte breiter und an seinem vorderen und hinteren Ende enger. Dementsprechend kann ein Knochenstopfen, der seine maximale Breite in der Mitte aufweist, d.h., einer, der so geformt ist, daß er an den Raum angepaßt ist, nicht durch die enge Öffnung des Bandscheibenraums eingeführt werden. Daher haben die verschiedenen Knochenstopfen, welche derzeit kommerziell erhältlich sind, nur vier Kontaktpunkte, d.h. an der Vorder- und der Rückseite des Bandscheibenraums. Zweitens ist die Bandscheibe von der einen oder anderen Seite des dorsalen Stachels der benachbarten Wirbel zugänglich, was einen Raum zurückläßt, der bezüglich der Körper der benachbarten Wirbel "exzentrisch" ist. Ein Implantat, das in diesen exzentrischen Raum eingeführt wird, ersetzt daher nur einen Teil der Bandscheibe und kommt dementsprechend nur mit einem Teil der Körper der benachbarten Wirbel in Kontakt, so daß die Stabilität des Implantats noch problematischer ist, als dies zunächst aufgrund des begrenzten Kontakts erscheinen mag, der sich aus der Form des Wirbelzwischenraums ergibt. Eine weitere Komplikation ist die Möglichkeit einer Infektion oder andere Umstände, welche die Entfernung des Implantats erforderlich machen können. Außerdem können die Knochenstücke, wenn sie nicht verwachsen, schließlich aus dem Bandscheibenraum heraus vorstehen und Druck auf die Nervenwurzeln ausüben.
Verschiedene prothetische Bandscheibenstopfen oder Implantate sind auf dem Gebiet offenbart; sie sind jedoch alle durch den Nachteil der fehlenden Anpassung an die Form des Bandscheibenraums, die fehlende Stabilität, wenn sie exzentrisch eingesetzt werden, die Unmöglichkeit, sie zu entfernen, oder andere Nachteile gekennzeichnet. Zum Beispiel beschreibt EP-A-0 260 044 einen länglichen Körper, welcher in Längsrichtung in zwei Teile unterteilt ist und eine Nockenvorrichtung aufweist, die dazwischen zum Vergrößern des Raums zwischen den zwei Teilen des Körpers beweglich ist. Diese Vorrichtung hat jedoch eine ungefähr zylindrische Form, so daß die einzigen Kontaktpunkte auf der Vorder- und der Rückseite des Bandscheibenraums liegen, was zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit einer Instabilität führt und allgemein diese Vorrichtung ungeeignet für die Verwendung nach einer partiellen Diskusektomie macht. Der längliche Körper dehnt sich also radial nach außen über der gesamten Länge des Implantats aus. Der Stand der Technik offenbart auch Bandscheibenprothesen (z.B. die US-Patente mit den Nummern 3,867,728, 4,309,777, 4,863,477 und 4,932,968 und die französische Patentanmeldung Nr. 8816184), welche einen allgemeineren Kontakt mit den benachbarten Bandscheiben haben können, jedoch nicht für die Verwendung bei der Fusion der Bandscheiben vorgesehen sind. Der Stand der Technik enhält auch spinale Verbindungsprothesen, wie sie z.B. in dem US-Patent Nr. 4,759,769 beschrieben sind, deren Verwendung jedoch wiederum nicht angezeigt ist, wenn die Fusion der bevorzugte chirurgische Eingriff ist.
Aus diesem Stand der Technik geht hervor, daß ein lange bestehendes Bedürfnis für einen Bandscheibenstopfen oder Implantat bestand, der in der Lage ist, den Bandscheibenraum nach einer einfachen Diskusektomie zur Fusion der benachbarten Wirbel abzustützen, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches Implantat zu schaffen.
Ein Bandscheibenimplantat zur Implantation in dem Bandscheibenraum nach einer chirurgischen Entfernung einer krankheitsbefallenen oder beschädigten Bandscheibe oder eines Teils davon wird beschrieben. Implantate gemäß dieser Erfindung umfassen eine Einrichtung zum Ändern der Form des Implantats, um sie an die Form des Bandscheibenraums anzupassen, indem das Implantat zum Anpassen an die Kontur dieses Raumes ausgedehnt wird, und sie werden daher hier als "mittenexpandierbar" bezeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Implantat zum Anordnen in dem Raum zwischen zwei Wirbeln eines Patienten nach dem Entfernen eines Teils der Bandscheibe zur Verfügung gestellt, welches einen länglichen, mit einem Gewinde versehenen Stab, erste und zweite Endkappen mit durch sie verlaufenden, mit einem Gewinde versehenen Löchern zum Aufnehmen des Stabs und einen zwischen den Endkappen befindlichen Zwischenabschnitt umfaßt, der für eine Ausdehnung des Implantats bei einer Drehung des Stabs derart, daß das Implantat sich in dem anatomischen Raum zwischen den Wirbeln ausdehnt, eingerichtet ist, wobei die zweite Endkappe mit einem Gewinde derart versehen ist, daß sie in das Gewinde an dem Stab eingreift und die zweite Endkappe veranlaßt, sich entlang des Stabs relativ zu der ersten Endkappe zu bewegen, und welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Zwischenabschnitt zu einer radial nach außen gerichteten differentiellen Ausdehnung fähig ist, wobei eine Drehung des Stabes diese radial nach außen gerichtete differentielle Ausdehnung des Zwischenabschnitts verursacht, wobei der Teil des Zwischenabschnitts, welcher in der Nähe des mittleren Abschnitts des Stabes liegt, sich, bei fortschreitend geringerer Ausdehnung in beide Richtungen zu den Enden des Stabes hin, am meisten ausdehnt, so daß die Form des Implantats an die Form des Raums angepaßt wird, aus dem die Bandscheibe entnommen worden ist.
Wenn sich der Zwischenabschnitt des Körpers radial nach außen ausdehnt, wird eine differentielle Ausdehnung herbeigeführt, wobei der Teil des Körpers, welcher dem mittleren Abschnitt des Stabs benachbart ist, sich am meisten ausdehnt und eine fortschreitend geringere Ausdehnung in beide Richtungen zu den Enden des Stabes hin stattfindet. Diese differentielle Ausdehnung hat den Vorteil, daß das expandierte Implantat sich an die Form des anatomischen Raums nach einer Diskusektomie anpaßt, aus dem eine Bandscheibe entfernt worden ist und der in der Mitte breiter und an seinem vorderen und hinteren Ende schmäler ist. Diese Anordnung ist in der Lage, den Bandscheibenraum abzustützen, während in dem Stand der Technik offenbarte Implantate nur Kontaktpunkte an dem vorderen und hinteren Ende des Bandscheibenraums zur Verfügung stellen und inhärent weniger stabil sind, wenn sie sich an Ort und Stelle befinden.
Bei einer Ausführungsform ist ein Bandscheibenimplantat mit einem zylindrischen Körper vorgesehen, der Untereinheiten aufweist, die zu einer radialen nach außen gerichteten Ausdehnung fähig sind. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein Implantat mit einem im wesentlichen rechtwinkligen Körper vorgesehen, der ebenfalls Untereinheiten aufweist, die zu einer radial nach außen gerichteten Ausdehnung fähig sind. Beides sind Bandscheibenstopfen, welche in dem mittleren Abschnitt expandierbar sind, um einen Kontakt mit den Wirbelkörpern über im wesentlichen der gesamten Fläche des Bandscheibenraums herzustellen.
Fig. 1 ist in den Zeichnungen eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Bandscheibenimplantats der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Bandscheibenimplantats der Fig. 1 entlang der Linie 2 - 2 in Fig. 1.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Zentralachse des Bandscheibenimplantats der Fig. 1, bei der die darumgewickelten Elemente entfernt sind.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Implantats der Fig. 1 nach einer Ausdehnung seines mittleren Abschnitts.
Fig. 5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Bandscheibenimplantats der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Implantats der Fig. 5, welche das Implantat nach seiner Ausdehnung zeigt.
Fig. 7 ist eine Draufsicht eines Lendenwirbels eines menschlichen Patienten mit einer überlagerten Draufsicht des Implantats der Fig. 6, um die räumliche Beziehung des Implantats zu den benachbarten Wirbeln nach dem Einführen in den Bandscheibenraum zu zeigen.
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Implantats der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des Bandscheibenimplantats der Fig. 8 nach einer Ausdehnung seines mittleren Teils.
Fig. 10 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer vierten Ausführungsform des Implantats der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10A ist eine Seitenansicht von zwei schwenkbaren Elementen, welche den mittleren Abschnitt des Implantats der Fig. 10 umfassen und von diesem entfernt sind.
Fig. 11 ist eine perspektivische Darstellung einer fünften Ausführungsform des Bandscheibenimplantats der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht des Bandscheibenimplantats der Fig. 11 entlang der Linie 12 - 12 in Fig. 11.
Fig. 13 ist eine Seitenansicht des Bandscheibenimplantats der Fig. 11, welche einen Teil davon weggebrochen zeigt.
Fig. 1 zeigt eine zylindrische Ausführungsform des Bandscheibenimplantats der vorliegenden Erfindung. Das Bandscheibenimplantat 20, das in dieser Figur gezeigt ist, besteht aus einem festen, dünnen, nicht porösen Material. Geeignete Materialien für das Bandscheibenimplantat 20 umfassen modifizierten Kohlenstoff, Titan, Stahl, Metalle und/oder Metallegierungen mit einem Gedächtnis (siehe unten), physiologisch inerte oder medizinisch kompatible Polymere wie ein Urethan oder DELRIN -Polymer, oder jedes allgemein steife, biologisch kompatible Material, das für chirurgische Implantate verwendet wird. Es ist auch nützlich, ein Material zu vewenden, das mit Magnetresonanzabbildungs (MRI)-Verfahren kompatibel ist. Das Bandscheibenimplantat 20 umfaßt mehrere in Längsrichtung ausgerichtete Abschnitte oder Untereinheiten 22, 24 und 26 und eine Schraube 28, an welcher jeder Abschnitt (wie nachstehend beschrieben) montiert ist, wird gedreht, um eine differentielle, radial nach außen gerichtete Ausdehnung der Untereinheiten 24 und 26 herbeizuführen. Die Untereinheiten 24 und 26 umfassen vorzugsweise ein Material, das in der Lage ist, eine Federspannung aufrechtzuerhalten, und sind an einer länglichen Längsachse in der Form eines Zentralstabs 25 (vgl. Fig. 2 und 3), der mit dem Schraubenkopf 28 verbunden ist, befestigt und um diesen herum gewunden. Wegen dieses Aufbaus sagt man einfachheitshalber, daß jede der Untereinheiten ein aufgewickeltes Element wie mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet enthält.
Jedes aufgewickelte Element ist an dem Zentralstab 25 durch Schweißen, Nieten oder auf andere Weise wie nach dem Stand der Technik bekannt befestigt, je nach dem Material oder den Materialien, welche das Blatt 32 und der Zentralstab 25 enthalten. Bei der bevorzugten Ausführungsform, die in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, ist der Zentralstab 25 mit einer Flachstelle 23 versehen, um eine stabile Oberfläche zum Montieren des Elements 32 z.B. durch Schweißen zur Verfügung zu stellen. An dem anderen, freien Ende jedes aufgewickelten Elements 32 ist das aufgewickelte Element 32 abgeschrägt wie bei der Bezugsziffer 33 ausgebildet, so daß eine glatte, im allgemeinen runde Außenfläche bei jeder Untereinheit 24 und 26 gebildet wird und das Gleiten des freien Endes des aufgewickelten Elements 32 entlang seiner äußeren Oberfläche erleichtert wird, wenn die Untereinheiten 24 und 26 wie nachfolgend beschrieben nach aussen ausgedehnt werden.
Ein Kreuzschlitz 18 ist in dem Schraubenkopf 28 zum Drehen des Stabs 25 wie nachstehend beschrieben vorgesehen und der Kopf 28 ist mit mehreren Zähnen 19 zum Eingreifen in korrespondierende Hohlräume in der Verriegelungsmutter 21 versehen, um eine unerwünschte Drehung des Zentralstabs 25 zu verhindern. Die Imbusschrauben 30 werden gelöst, um die Verriegelungsmutter 21 von der Endoberfläche 27 der Untereinheit 22 wegzubewegen, so daß die Zähne 19 auf dem Kopf 28 des zentralen Stabs 25 außer Eingriff mit den Hohlräumen in der Verriegelungsmutter 21 kommen, so daß eine Drehung des Schraubenkopfes 28 und des Stabes 25 möglich ist. Alternativ enthalten der Stab 25 oder die Verriegelungsmutter 21 oder beide ein elastisches medizinisch kompatibles Polymermaterial, welches eine Drehung der Zähne 19 an den Hohlräumen in der Verriegelungsmutter 21 vorbei in eine Richtung, jedoch nicht in die andere gestattet. Die expandierte Form eines Abschnitts des Bandscheibenimplantats ist in Fig. 2 gezeigt.
Das Drehen des Schraubenkopfes 28 und des Zentralstabs 25 mit Hilfe des Schlitzes 18 dehnt die Abschnitte 24 und 26 aus, welche aufgrund der Wechselwirkung der Zähne 19 und der Hohlräume in der Verriegelungsmutter 21 und der Kompression des Implantats 20 zwischen den Wirbelkörpern ober- und unterhalb des Implantats 20 expandiert bleiben, wenn sie einmal in den Bandscheibenraum eingeführt sind. Mit anderen Worten verhindert das Angreifen an das freie Ende des aufgewickelten Elements 32 durch die benachbarten Wirbel das Schlüpfen des freien Endes des aufgewickelten Elements 32 um den Außenumfang des Implantats herum, so daß die Elemente 32 sich nicht "aufwikkeln", nachdem sie ausgedehnt worden sind.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Zentralstab 25 mit einem Abschnitt 29 versehen, welcher sich ungefähr in der Mitte zwischen seinen Enden befindet und einen größeren Durchmesser als der Rest des Zentralstabes 25 aufweist. Durch die Verwendung des Zentralstabes mit Abschnitten mit verschiedenen Durchmessern und/oder Dicken des zylindrisch gewickelten Elements 32 werden die Untereinheiten 24 und 26 differentiell ausgedehnt. Das Drehen der Schraube 28 ermöglicht eine maximale Ausdehnung der Untereinheit 26 und eine mäßige Ausdehnung der Untereinheit 24, weil das Element 32, welches in der Untereinheit 26 enthalten ist, an dem Stab 25 in dem Abschnitt 29 mit größerem Durchmesser montiert ist, während jedes der Elemente 32, welche in den Untereinheiten 22 und 24 enthalten sind, an dem zentralen Stab 25 zwischen dem Abschnitt 29 und den Untereinheiten 22 montiert ist. Das Drehen des zentralen Stabes 25 wickelt die Elemente 32 auf, weil jedes Element 32 an dem zentralen Stab 25 befestigt ist.
Fig. 4 illustriert das zylindrische Bandscheibenimplantat 20 in seiner radial ausgedehnten Form. Sobald das Implantat ausgedehnt worden ist, kann es aus dem Bandscheibenraum nur durch Drehen der Imbusschrauben 30 entfernt werden, um die Verriegelungsmutter 21 zurückzuschieben oder zu entfernen und dadurch eine Drehung des Stabes 25 zu ermöglichen.
Nunmehr bezugnehmend auf die Fig. 5 und 6 ist eine alternative Ausführungsform des Implantats 20 unter dem Bezugszeichen 56 dargestellt. Das Implantat 26 umfaßt ein einziges Stück aus Metall, wie einer Titanlegierung, oder einem medizinischen Polymerkunststoff, wie DELRIN , der elastisch ist und ein Gedächtnis für die Form besitzt, in der er geformt worden ist, das in Fig. 6 gezeigt ist. Das Implantat 56 ist in derselben allgemein länglichen Zylinderform wie das in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Implantat 20 geformt; es ist jedoch in einer Form geformt, in welcher sein mittlerer Abschnitt 58 normalerweise radial nach außen von der Zentralachse des Zylinders ausgedehnt ist. Eine längliche Schraube 60 ist vorgesehen, welche zwei Gewindesätze 62 und 66 aufweist, den ersteren zum Eingreifen in das Gewinde 68, das in der Bohrung 70 ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung durch das Implantat 56 erstreckt, den letzteren zum Eingreifen in einen ähnlich ausgebildeten Gewindesatz, der sich in der Bohrung 70 am anderen Ende des Implantats 56 befindet und daher in den Fig. 5 und 6 nicht sichtbar ist. Ein Schlitz 72 ist in dem Kopf 74 der Schraube 60 zum Drehen der Schraube 60 ausgebildet, um die entgegengesetzten Enden 76a und 76b des Implantats 56 von ein ander weg zu bewegen, wodurch das Implantat 56 ausgedehnt wird und die radial nach außen gerichtete Auswölbung seiner Mitte 58 wie in Fig. 5 gezeigt zum Einführen in den Bandscheibenraum verringert wird. Längsschlitze 75 sind in dem Implantat 56 ausgeformt, um Rippen 77 zu bilden, welche sich verbiegen, um die Ausdehnung und die Expansion nach außen des Implantats 56 auf diese Weise zu ermöglichen.
Wie vorangehend angemerkt wurde, ist die Instabilität der früheren Implantate, wenn sie einmal in den Bandscheibenraum eingesetzt sind, problematisch und Fig. 7, welche das Implantat 56 an Ort und Stelle bezüglich des Körpers 78 eines benachbarten Lendenwirbels 80 zeigt, illustriert, wie die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung diese Schwäche der früheren Implantate überwindet. Das Implantat 56 wird in den Bandscheibenraum in einer Orientierung von vorne nach hinten (a-p) eingeführt, wobei der dorsale Stachel 82 des Wirbels 80 nach hinten zeigt. Wie dies deutlich in Fig. 7 gezeigt ist, beansprucht das Implantat 56, wenn es so angeordnet ist, nur einen Teil des Oberflächenbereichs des Wirbelkörpers 78, während der Rest des Gebiets von dem Teil der Bandscheibe (nicht dargestellt) eingenommen wird, welcher nicht während des Vorgangs der Diskusektomie entfernt wird (oder bei einem Fusionsverfahren wird dieses Gebiet mit schwammigen Knochenspänen gefüllt). Dieses Gebiet ist von der hinteren Seite der Bandscheibe, medial zu dem Implantat, zugänglich. Weiterhin ist der Rand 88 des Wirbelkörpers 78, wie vorangehend beschrieben, dicker als der Zentralbereich 90 des Körpers 78, was den Zugang weiter beschränkt und eine unebene Oberfläche erzeugt, über welche der Körper 78 auf das Implantat einwirkt. Wegen der Ausdehnung nur der Mitte 58 des Implantats 56 ist das Implantat 56 in der dargestellten a-p-Orientierung stabil. Sobald es implantiert ist, wird die Schraube 60 aus der Bohrung 70 in dem Implantat 56 heraus zurückbewegt und das Implantat 56 nimmt die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Form an.
Fig. 8 stellt ein rechtwinkliges Bandscheibenimplantat 31 dar, das gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Das Drehen des Kreuzschlitzkopfes 39 der Schraube 42, die in einer Hülse 44 (am besten in Fig. 9 gezeigt) eingeschlossen ist, die in den schwenkbaren Elementen 34 und 36 ausgebildet ist, welche Zwischen-Untereinheiten in derselben Weise wie die Untereinheiten oder Abschnitte 24 und 26 des Implantats 20 bilden, führt zu einer radial nach außen gerichteten Ausdehnung der oberen schwenkbaren Elemente 34 nach oben und der unteren schwenkbaren Elemente 36 nach unten. Obwohl der Stopfen oder das Implantat 31 in den Fig. 8 und 9 mit zwei schwenkbaren Elementen 34 und 36 gezeigt ist, ist für einen Fachmann auf diesem Gebiet, der den Vorteil dieser Offenbarung hat, ersichtlich, daß der Stopfen oder das Implantat 31 mit 4, 8 oder auch mehr schwenkbaren Elementen 34 und 36, wie sie unter den Bezugszeichen 92 und 94 in Fig. 10 und unter dem Bezugszeichen 41 in Fig. 11 bis 13 gezeigt sind, versehen sein kann. Die ausgedehnte Form des rechtwinkligen Bandscheibenstopfens 31 ist in Fig. 9 dargestellt. Die schwenkbaren Elemente 34 und 36 sind an einer Endkappe oder einer Untereinheit 33 durch das Scharnier 38 und miteinander durch das Scharnier 46 verbunden. Bei einer Drehung der Schraube 42 mit Hilfe eines konventionellen Schraubenziehers und des Kreuzschlitzkopfes 39 werden die Endkappen 35 näher zueinander hin durch die Bewegung entlang des Gewindes der Schraube 42 gezogen. Um zu gewährleisten, daß die Elemente 34 und 36 sich radial nach außen von der Schraube 42 aus ausdehnen, sind die Enden 48 jedes der Elemente 34 und 36, welche an die Endkappen 33 anstoßen, abgewinkelt, so daß sie einen Kraftvektor nach außen weg von der Schraube 42 erzeugen, wenn die Endkappe 35 einen Druck auf die Oberfläche 48 ausübt, wobei das Scharnier 38 in dem spitzen Winkel montiert ist, welcher durch die Oberfläche 48 und die Endkappe 33 gebildet wird.
Bei einer Ausführungsform (am besten in den Fig. 11 - 13 gezeigt und nachfolgend erläutert) wird die Neigung dieses Kraftvektors, die Elemente 34 und 36 zu veranlassen, sich auszudehnen, durch das Abwinkeln der Fläche 50 eines Elements 34 oder 36 in derselben Richtung wie der Winkel in der Oberfläche 48 erhöht. Die Oberfläche 52 des gegenüberliegenden Elements 34 und 36 ist in ähnlicher Weise abgewinkelt, jedoch mit einer darin ausgebildeten Lageroberfläche 54, welche in der gleichen Richtung wie der Winkel in der Oberfläche 48 und der Fläche 50 abgewinkelt ist, so daß die Fläche 50 auf der Lagerfläche 54 nach oben gleitet, um die einander entgegengesetzten Kraftvektoren von Ende zu Ende, welche an die Endkappen 35 durch Drehung der Schraube 42 angelegt werden, in einen Kraftektor zu übersetzen, der eine radial nach außen gerichtete Komponente (weg von der Schraube 42) aufweist. Bezugnehmend auf Fig. 11 bis 13 kann man sehen, daß die radial nach außen gerichtete Ausdehnung des mittleren Abschnitts des Implantats 31, welche durch das Drehen der Schraube 42 hervorgerufen wird, effektiv die Öffnung von zwei einander entgegengesetzten Regenschirmen simuliert und man kann die in diesen Figuren gezeigte besondere Ausführungsform einfach so bezeichnen, daß sie eine "Doppelschirm"-Konfiguration aufweist.
Eine mit einem Gewinde versehene Verriegelungsmutter 40 ist über dem Kreuzschlitzschraubenkopf 39 eingefügt (vgl. Fig. 8). Die Verriegelungsmutter 40 verhindert, daß sich die Elemente 34 und 36 bewegen, wenn sie einmal ausdehnt worden sind. Das Entfernen der Verriegelungsmutter 40 gibt Zugang zu dem Schraubenkopf 39, um es zu ermöglichen, daß die Elemente 34 und 36 in die in Fig. 8 gezeigte Position zurückkehren.
Die oben erwähnte Doppelschirm-Konfiguration des Implantats der vorliegenden Erfindung ist unter der Bezugsziffer 88 in Fig. 10 illustriert. Bei dieser Ausführungsform sind die mit Scharnieren versehenen Elemente 92 und 94 auf Schwenkbolzen 96 an dem ersten bzw. zweiten Endelement 90 bzw. 98 sowie aneinander befestigt, wobei die meisten Bolzen 96 und alle außer zwei Sätzen von schwenkbaren Elementen 92 und 94 in der Figur aus Gründen der Klarheit weggelassen sind. Die Schwenkbolzen 96, welche die Elemente 92 und 94 mit den Enden 90 und 98 verbinden, sind in Bohrungen 100 und 102 aufgenommen, die in jedem Endelement 90 und 98 ausgebildet sind, wobei die Bohrungen 100 und 102 getrennt numeriert sind, um die Aufmerksamkeit auf ihre Anordnung an den Endelementen 90 und 98 zu lenken. Die Ösen 104 an den schwenkbaren Elementen 92' und 94' sind länger als die Ösen 106 an den schwenkbaren Elementen 92'' und 94'' und die Bohrungen 100 zum Aufnehmen des Schwenkbolzens 96 befinden sich näher bei der Endoberfläche 108 des Endelements 90 (und der entsprechenden Endoberfläche des Endelements 98 an dem entgegengesetzten Ende des Implantats 88) als die Bohrungen 102. Durch diese Anordnung wird die Festigkeit des Implantats 88 deutlich erhöht.
Das Ausdehnen des mittleren Abschnitts des Implantats 88 wird durch das Drehen der Schraube 112 mit Hilfe des Sechskantkopfes 114 erreicht, der an einem ihrer Enden ausgebildet ist, wobei das andere Ende der Schraube 112 in dem Gewinde 115 aufgenommen ist, das in dem zweiten Endelement 98 ausgebildet ist. Um die Neigung der schwenkbaren Elemente 92 und 94, sich in der Richtung radial nach außen auszudehnen, zu vergrößern, sind die Löcher in den schwenkbaren Elementen 92 und 94, in denen sich die Schwenkzapfen 96 befinden, entlang der Längsachse des Implantats 88 vesetzt. Die versetzten Löcher sind besser in Fig. 10A gezeigt, in der ein Paar der Elemente 92 und 94 von dem Implantat 88 entfernt in einer Seitenansicht gezeigt ist. Die Richtung der Ausdehnung ist durch den Pfeil 95 in Fig. 40A angezeigt und die Zentrumslöcher 97 sind, wie man sehen kann, nach außen (d.h. in der Richtung des Pfeils 95) bezüglich der Löcher 99 an den Enden der schwenkbaren Elemente 92 und 94 (d.h. in den Ösen 106) versetzt.
Eine Verriegelungsmutter 116 mit einem Gewinde 118, das in ihrer äußeren Oberfläche ausgebildet ist, wird von dem Gewinde 120 aufgenommen, das in der Bohrung 122 in dem Endelement 90 ausgebildet ist, in welcher die Schraube 112 aufgenommen ist, um eine unerwünschte Drehung der Schraube 112 zu verhindern. Die Verriegelungsmutter 116 ist mit einem hexagonalen Schlitz 124 versehen, um das Einführen und/oder Entfernen zu erleichtern, und der hexagonale Schlitz 124 erstreckt sich durch die gesamte Verriegelungsmutter 116 und ist groß genug, daß ein Sechskantschlüssel durch den Schlitz 124 in den Sechskantkopf 114 eingeführt werden kann, um die Schraube 112 ohne Einstellung der Verriegelungsmutter 116 zu drehen.
Eine weitere Ausführungsform der Doppelschirm-Konfiguration des Implantats der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugsziffer 41 in Fig. 11 bis 13 gezeigt. Wie dies der Fall bei dem in Fig. 10 gezeigten Implantat 88 ist, hat das Implantat 41 eine allgemein zylindrische Form, verwendet jedoch die Konstruktion mit den schwenkbaren Elementen 34 und 36 des Implantats 31, das in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist. Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bandscheibenimplantats 41, das in Fig. 11 gezeigt ist, wobei die Elemente 34 und 36 in Querrichtung geschnitten sind. Diese Ansicht zeigt, wie die schwenkbaren Elemente 34 und 36 in der nicht ausgedehnten Position aufgrund ihrer abgeschrägten Seiten 64 zusammenpassen, was dem Implantat 41 seine allgemein zylindrische Form verleiht. Die Seiten 110 der schwenkbaren Elemente 92 und 94 des Implantats 88 sind in ähnlicher Weise abgeschrägt (Fig. 10).
Alle Bandscheibenimplantate der vorliegenden Erfindung sind in dem mittleren Abschnitt, d.h. dem Abschnitt zwischen den Enden, expandierbar, um im wesentlichen über der gesamten Abmessung von vorne nach hinten des Bandscheibenraums einen Kontakt gegen die Wirbelkörper herzustellen, wie dies vorangehend in Verbindung mit der Beschreibung der Fig. 7 beschrieben wurde.
Wenn eine vollständige intervertebrale Fusion durchgeführt wird, wird der Stopfen in Verbindung mit einer intervertebralen schwammigen Knochenfüllung verwendet. Wegen der Abstützung, welche durch den Stopfen erzeugt wird, bis eine Fusion hergestellt ist, besteht eine bessere Chance einer Fusion der schwammigen Knochenstücke aufgrund der Gegenwart des Implantats und die Chance ist größer, daß die Knochenstücke und das Bandscheibenimplantat in dem intervertebralen Bandscheibenraum bleiben. Alternativ wird der Stopfen verwendet, um den Abstand zwischen Wirbeln aufrecht zu erhalten und er kann in Verbindung mit einer intertransversalen lateralen Posterior-Fusion verwendet werden. Kurz gesagt wirkt das Implantat als physiologische Stütze für den Rest des Lebens des Patienten oder bis eine Knochenfusion hergestellt ist.
Das Bandscheibenimplantat der vorliegenden Erfindung kann weitere Indikationen haben, z.B. Skoliose mit kurzen Segmenten, wobei die Krümmung der Wirbelsäule durch Auseinanderziehen der Wirbelkörper auf der Innenseite der Krümmung korrigiert werden kann. Durch Ausdehnen des mittleren Abschnitts des Stopfens in dem Bandscheibenraum werden die Wirbelkörper auseinandergezogen, was das Geraderichten der Wirbelsäule unterstützt.
Wenn keine Knochentransplantation geplant ist, kann die Diskusektomie durch eine einseitige Freilegung minimiert werden, so daß der Bandscheibenstopfen den leeren Raum einnimmt, wenn er eingeführt und ausgedehnt ist. Da es keine weitere Bewegung bei diesem Bandscheibenraum gibt, wird die Wahrscheinlichkeit eines erneuten Bandscheibenbruchs minimiert. Auch die Wahrscheinlichkeit eines erneuten Bandscheibenbruchs aufgrund des Öffnens und Schließens des Raums auf der Seite der Diskusektomie wird verringert, weil der Bandscheibenstopfen diese Öffnung verschließt. Dementsprechend kann zusätzlich zu den Vorteilen einer einseitigen einfachen Diskusektomie die Gefahr eines erneuten Bandscheibenbruchs verringert werden.
Die zylindrischen Implantate 20, 41, 56 und 88 und das rechtwinklige Implantat 31 werden nach einer einfachen Diskusektonie eingeführt. Gewöhnlich hat das Bandscheibenimplantat eine Abmessung von ungefähr 2,5 cm bis 3,5 cm Länge und 1,0 cm bis 1,5 cm Höhe und Breite. Derselbe Stopfen wird mit kleineren Abmessungen im Brust- und Halsbereich verwendet, wenn dies angezeigt ist.
Durch Bezug auf die Figuren kann man sehen, daß sowohl das rechtwinklige als auch die zylindrischen Implantate das gemeinsame Merkmal aufweisen, daß sie in der Mitte ausdehnbar sind, ohne den Durchmesser der Abmessungen der zwei Enden zu ändern. Dementsprechend wird eine Operation wie bei einer einfachen Diskusektomie durchgeführt und die Bandscheibe wird durch eine kleine Laminotomie freigelegt. Das Bandscheibenmaterial wird entfernt und jede Nervenwurzelkomprimierung wird korrigiert. Das hintere Längsband und der Bandscheibenknorpel werden entfernt, bis die Wirbeloberflächen oberhalb und unterhalb des Bandscheibenraums freigelegt sind. Die Form des Bandscheibenraums legt fest, ob der verwendete Bandscheibenstopfen zylindrisch oder rechtwinklig ist. Der Bandscheibenstopfen wird dann eingeführt und in seiner Position eingehämmert, so daß das vordere Ende des Bandscheibenstopfens nahezu das vordere Längsband berührt. Danach wird mit Hilfe eines Kreuzschlitzschraubenziehers das hintere Schraubenende gedreht. Dieses Implantationsverfahren führt zu einer guten Distraktion der Wirbelkörper. Bei einfachen Bandscheibenproblemen kann eine weitere Behandlung nicht erforderlich sein.
Wenn es bei der Fusion zweier Körper verwendet wird, werden schwammige Knochenspäne in sehr feine Partikel überführt und in den Bandscheibenraum medial bezüglich des Bandscheibenstopfens eingepumpt und in den Raum hineingepackt. Das hintere Längsband ist zu der gegenüberliegenden Seite und zu dem Zentrum des Bandscheibenraums hin intakt. Diese schwammigen Knochenspäne werden fest an ihrer Stelle gehalten. Da die Öffnung des Bandscheibenraums mit dem Bandscheibenstopfen verschlossen wird, wird das Risiko, daß schwammige Knochenspäne herauskommen, minimiert. Außerdem verhindert der Bandscheibenstopfen das Öffnen und Schließen des Bandscheibenraums und verhindert so, daß die Knochenspäne herauskommen. Wenn nötig, wird eine kleine Menge eines physiologisch verträglichen Klebstoffs einer auf dem Gebiet bekannten Art über die schwammigen Knochenspäne gerade medial bezüglich des Bandscheibenstopfens aufgetragen, um den restlichen Teil der Öffnung des Bandscheibenraums abzuschließen. Der Patient sollte wegen der durch den Bandscheibenstopfen verliehenen Stabilität bald nach der Operation in der Lage sein, zu laufen. Bevor eine Verengung des Bandscheibenraums auftritt, haben die schwammigen Knochenspäne den Fusionsprozeß begonnen.
Wenn eine intertransversale laterale Posterior-Fusion gewünscht ist, wird diese Prozedur auch in Verbindung mit mittenexpandierbaren Bandscheibenstopfen durchgeführt. Der Bandscheibenstopfen wird wie oben erläutert angewendet und die laterale Posterior-Fusion wird ausgeführt. Da der Bandscheibenstopfen der Wirbelsäule Stabilität verleiht, bis die laterale Posterior-Fusion fest ist, kann der Patient kurz nach der Operation laufen. Dieses Verfahren verhindert auch, daß sich der Bandscheibenraum verengt, was ein allgemeines Problem bei einer lateralen Posterior-Fusion ist.

Claims

1. Implantat zum Anordnen in dem Raum zwischen zwei Wirbeln eines Patienten nach dem Entfernen eines Teils der Bandscheibe, welches einen länglichen, mit einem Gewinde versehenen Stab (42), erste und zweite Endkappen (35) mit durch sie verlaufenden, mit einem Gewinde versehenen Löchern zum Aufnehmen des Stabs und einen zwischen den Endkappen (35) befindlichen Zwischenabschnitt (34, 36) umfaßt, der für eine Ausdehnung des Implantats beim Drehen des Stabes derart, daß das Implantat in dem anatomischen Raum zwischen den Wirbeln ausgedehnt wird, eingerichtet ist, wobei die zweite Endkappe (35) derart mit einem Gewinde versehen ist, daß sie in das Gewinde an dem Stab (42) eingreift und die zweite Endkappe veranlaßt wird, sich entlang des Stabs relativ zu der ersten Endkappe zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenabschnitt (34,36) zu einer radial nach außen gerichteten differentiellen Ausdehnung fähig ist, wobei eine Drehung des Stabes diese radial nach außen gerichtete differentielle Ausdehnung des Zwischenabschnitts (34,36) verursacht, wobei der Teil des Zwischenabschnitts, der in der Nähe des mittleren Abschnitts des Stabes liegt, sich, bei fortschreitend geringerer Ausdehnung in beide Richtungen zu den Enden des Stabes hin, am meisten ausdehnt, so daß die Form des Implantats an die Form des Raumes angepaßt wird, aus dem die Bandscheibe entfernt worden ist.

2. Implantat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sicherungsmutter (40), welche dafür eingerichtet ist, an dem Stab (42) anzugreifen, um eine Drehung des Stabs nach dem Ausdehnen des Zwischenabschnitts (34,36) zu verhindern.

3. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenabschnitt eine Mehrzahl von Elementen (34,36) aufweist, die schwenkbar an den Endkappen (35) montiert sind.

4. Implantat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehung des Stabs (42) dazu führt, daß die zweite Endkappe (35) sich entlang dem Stab bewegt, um die zweite Endkappe zu der ersten Endkappe hin zu bewegen, wodurch die schwenkbaren Elemente (34,36) relativ zu dem mittleren Abschnitt des Stabes (42) radial nach außen gedrückt werden.

5. Implantat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten (52,54) der schwenkbaren Elemente (34,36) abgeschrägt sind.

6. Implantat nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Gelenke (96) zwischen den schwenkbaren Elementen (92,94), welche so versetzt sind, daß die Tendenz der schwenkbaren Elemente (92,94), sich in der Richtung radial nach außen bei einer Drehung des Stabes (112) auszudehnen, vergrößert wird.

7. Implantat nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine in den schwenkbaren Elementen (34,36) ausgebildete Aufnahmeeinrichtung (44), um es den schwenkbaren Elementen zu gestatten, sich um den Stab (42) zu schließen, bevor die schwenkbaren Elemente ausgedehnt werden, so daß die Dicke des Implantats verringert wird.

8. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ausdehnbare Zwischenabschnitt eine Mehrzahl von unter Federspannung stehenden Elementen (22,24, 26) umfaßt, welche entlang der Länge des Stabes (25) verteilt und um diesen herum gewickelt sind und an einem Ende (23) an ihm befestigt sind.

9. Implantat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (25) mit einer Mehrzahl von verschiedenen Durchmessern (25,29) versehen ist, die entlang seiner Länge verteilt sind, und ein Ende jedes der unter einer Federspannung stehenden Elemente (22,24,26) an jedem entsprechenden Abschnitt davon befestigt ist.

10. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenabschnitt (58) aus einem elastischem Material besteht und das Implantat (56) ungefähr die Form eines länglichen Zylinders aufweist.